(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂結合材、補強繊維及び摩擦調整材を含む摩擦材がプレッシャプレートと一体に成形されたノンアスベスト摩擦部材において、前記摩擦材は、摩擦面側の第一層摩擦材とプレッシャプレート側の第二層摩擦材とを有し、該第二層摩擦材中にエラストマー及び架橋剤を含む材料を加熱攪拌して得たプレミックス粒子が３０〜６０ｖｏｌ％配合されていることを特徴とするノンアスベスト摩擦部材。
【請求項２】
前記プレミックス粒子が、エラストマー、架橋剤及び繊維を含む材料を加熱攪拌して得たものである請求項１記載のノンアスベスト摩擦部材。
【請求項３】
前記プレミックス粒子がエラストマーを１０〜９７ｖｏｌ％含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のノンアスベスト摩擦部材。
【請求項４】
エラストマー及び架橋剤を含む材料を加熱攪拌して得られたプレミックス粒子を、結合材、フィラー及び繊維とともに配合した第二層摩擦材混合物を成形型の下部に充填した後、その上に熱硬化性樹脂結合材、補強繊維及び摩擦調整材を含む第一層摩擦材混合物を充填して予備成形した後、プレッシャプレートと予備成形体を一体に熱成形することを特徴とする請求項１記載のノンアスベスト摩擦部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種車両及び産業機械用のディスクブレーキに使用されるノンアスベスト摩擦部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摩擦材は、粒状、粉状及び繊維状物質を種々混合して加熱成形することにより製造されている。しかし、公害防止等のため摩擦材のノンアスベスト化が進むにつれて使用可能な材料が限定されるようになってきており、このノンアスベスト摩擦材に含有される無機充填材においても粉状の材料の使用が多くなってきた。このため摩擦材の性状としては硬度が大で気孔率が小さくなる傾向にある。そして、摩擦特性としては、初期摩擦係数は上記硬度に依存しているので低下し、また高速効力及びフェード特性は上記気孔率に関連しているのでこれらも低下する傾向にあった。これに加えてノイズも発生しやすくなっていた。
【０００３】
一方、車両のディスクブレーキに対しては、燃費向上やハンドリング特性向上のためのバネ下荷重低減として、一般的にシステムを含めたブレーキの小型化の要求が出てきている。一方で、ブレーキの小型化にあたっては、ブレーキの効力レベル（摩擦材の効きレベル）を上げることが必要になる。ただし、ブレーキの効力レベル（摩擦材の効きレベル）を上げることは、研削性を上げる方向になり、一般的に、鳴き、ジャダー特性の劣化につながる傾向になってしまうため、高い効きレベルと鳴き、ジャダー特性の商品性との両立が困難である。その改良として、ゴム系の材料を入れることにより改善効果を得られるが、入れることにより摩擦材としての耐熱性が低下し高速、高温での効き、耐フェード性の低下につながってしまう。
【０００４】
上記のような欠点を改善し、鳴き性能の優れた摩擦材を提供するために［特許文献１］及び［特許文献２］では、摩擦面と平行に摩擦材構成成分が少なくとも一種以上互いに異なるか、摩擦材構成成分の含有比率が互いに異なり、裏金（プレッシャプレート）に接する側にゴム粉末を添加した２層構造からなるノンアスベスト摩擦材が考案されている。しかし、何れもゴム単独で添加しているため、強度の点から、添加量や粒度に制限がある。
【特許文献１】特開平５−３３１４５２号公報（特許第３０８８０２４号）
【特許文献２】特開平７−２９２３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、車両用の摩擦材はノンアスベスト化に伴って無機フィラーの使用比率が増加した結果、摩擦性能等の特性に関して、所望の性質の成形品を得ることが困難であるという問題が生じてきた。実際、ディスクブレーキ、ドラムブレーキ共にノンアスベスト系摩擦材が多く使用されているが、問題点の一つとして制動時に鳴きと呼ばれる不快な音を発生することがある。
鳴き発生の原因は、主にブレーキ制動時における摩擦材とディスクロータ及びドラムの摩擦振動であると考えられており、この鳴きを防止するために振動特性の良好な組成としたものを摩擦材の一部に設けた複合摩擦材や、摩擦材表面の硬度分布を工夫して摩擦振動が起こりにくい硬度分布にした摩擦材が考えだされているが、製造コストが高い等の問題がある。
従って、本発明が解決しようとする課題は、ノンアスベスト系摩擦材において摩擦摩耗性能等の摩擦材自体の性能を損なうことなく、製造コストを上げずに、良好な鳴き、異音特性を持つノンアスベスト摩擦材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、下記の手段により前記の課題を解決した。
（１）熱硬化性樹脂結合材、補強繊維及び摩擦調整材を含む摩擦材がプレッシャプレートと一体に成形されたノンアスベスト摩擦部材において、前記摩擦材は、摩擦面側の第一層摩擦材とプレッシャプレート側の第二層摩擦材とを有し、該第二層摩擦材中にエラストマー及び架橋剤を含む材料を加熱攪拌して得たプレミックス粒子が３０〜６０ｖｏｌ％配合されていることを特徴とするノンアスベスト摩擦部材。
（２）前記プレミックス粒子が、エラストマー、架橋剤及び繊維を含む材料を加熱攪拌して得たものである前記（１）記載のノンアスベスト摩擦部材。
（３）前記プレミックス粒子がエラストマーを１０〜９７ｖｏｌ％含むことを特徴とする前記（１）又は（２）記載のノンアスベスト摩擦部材。
（４）エラストマー及び架橋剤を含む材料を加熱攪拌して得られたプレミックス粒子を、結合材、フィラー及び繊維とともに配合した第二層摩擦材混合物を成形型の下部に充填した後、その上に熱硬化性樹脂結合材、補強繊維及び摩擦調整材を含む第一層摩擦材混合物を充填して予備成形した後、プレッシャプレートと予備成形体を一体に熱成形することを特徴とする前記（１）記載のノンアスベスト摩擦部材の製造方法。
本発明において、摩擦材は熱硬化性樹脂結合材、補強繊維、摩擦調整材とを含み、摩擦面側の第一層摩擦材とプレッシャプレート側の第二層摩擦材とを有している。また、「プレミックス粒子」は、少なくともエラストマー及び架橋剤を含む物質が予め混合されて一つの物質のように取り扱われるようになったものをいう。
【発明の効果】
【０００７】
摩擦材のプレッシャプレートに接する側にプレミックスを含む第二層摩擦材を使用することにより摩擦材自体の特性を変化させることなく、摩擦材の柔軟性が上げられることになり、良好な鳴き及び異音特性を持つノンアスベスト摩擦部材を得ることが出来る。ゴム単独では、添加量や粒度に制限があるが、プレミックスにする事で、添加量や粒度の自由度が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明のノンアスベスト摩擦部材の一例を示す側面図であり、ノンアスベスト摩擦部材１は、プレッシャプレート２の上に摩擦材３が形成されており、摩擦材３は摩擦面側に第一層摩擦材４を、またプレッシャプレート２側に第二層摩擦材５を形成させたものをブレーキ用摩擦材に適用した場合を例として説明する。
一般にブレーキ用摩擦材の製造は、摩擦材原料の配合、攪拌、常温における予備成形、熱成形、熱処理、研磨等の仕上げ加工の各工程を経て行われている。
【０００９】
最初にノンアスベスト摩擦部材１としてディスクブレーキの摩擦パッドを例示して各工程について説明する。ここで図１は、プレッシャプレート２に接着剤（図示せず）を介して摩擦材３が熱成形により一体化された摩擦部材１の断面図である。プレッシャプレートの加工は、板金プレス、脱脂処理及びプレッシャプレート予熱の各工程を主工程とする。板金プレス工程では、予め選定したプレッシャプレート素材をプレス加工等により、所定形状のプレッシャプレートに成形加工する。脱脂工程では、プレス加工に際してプレッシャプレートに付着した油脂等を洗浄剤を用いて除去する。
【００１０】
一方、摩擦材３の予備成形は、原材料の計量、配合、攪拌及び予備成形を主工程とする。これらの各工程は、従来の摩擦材の製造技術に従うことができる。例えば、耐熱性有機繊維や無機繊維、金属繊維等の補強繊維と、無機充填材、摩擦調整材、固体潤滑材及び熱硬化樹脂結合材等の粉末原料とを、所定の割合で配合し、混合攪拌により十分に均質化して出発原料を調製する。
次いで、この出発原料を、成形金型に投入し、常温で、面圧１０〜１００ＭＰａ程度の圧力にて成形して、予備成形体を作製する。上記の如く処理されたプレシャプレート及び摩擦材の予備成形体は熱成形工程に移される。熱成形工程では、先ず、プレス機内に予備加熱されたプレシャプレートをセットし、その上に予備成形体を載せ、熱成形する。
【００１１】
熱成形工程では、バインダー（結合材）を熱による反応で硬化させることにより、摩擦材全体を強固に結合させて一体化させ、強度と硬度をもたせるので、この工程の良否で摩擦材の性能が決まってくる。又、加熱（アフターキュア）条件も摩擦材の品質に影響を与える。摩擦材のバインダーとして一般的に用いられているのはノボラック型フェノール樹脂（各種変性タイプを含む）であり、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミン等が添加混合されている。また、レゾール型フェノール樹脂も使用される。
【００１２】
車両のディスクブレーキパッド、ドラムブレーキシュー等に使用される摩擦材は、運動エネルギーを熱エネルギーに変えるため常に熱を発生し高温となる。従って、このような摩擦材には耐熱性、耐摩耗性等が要求されるばかりでなく、温度変化によっても摩擦係数の変化の少ない安定した摩擦特性も要求される。更に、ノイズ（鳴き）やジャダーの発生のないことも必要であり、摩擦材には多種多様の性質が求められている。
本発明で使用される摩擦材原料は、通常用いられる基材としての繊維成分、結合材、摩擦調整材等であり、非アスベスト系の原料である。
【００１３】
摩擦材は、プレッシャプレートに一体に接合されてディスクブレーキパッド等として用いられる。この接合は、従来から一般に接着によってなされ、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂接着剤、或いは架橋性ゴム系接着剤が使用されている。なおこの接着は、粉体の摩擦材又は予備成形した摩擦材をプレッシャプレートと共に加圧加熱成形することによって、摩擦材の成形と同時に行うのが一般的である。
【００１４】
摩擦材の基材である繊維成分としては、スチール繊維、銅繊維、真鍮繊維等の金属繊維；芳香族ポリアミド繊維（アラミドパルプ等：市販品ではデュポン社製、商品名ケブラー等がある）、アクリル繊維、セルロース繊維、耐炎化アクリル繊維等の有機繊維；チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、ロックウール等の非アスベスト系無機繊維等が挙げられる。これらのうち一種又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１５】
結合材としては、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、又はそれらの変性樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。
摩擦調整材としては、例えば、カシューダスト、ゴムダスト、メラミンダスト等の有機ダスト；炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化カルシウム、雲母等のフィラー（充填材）；マグネシア、アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物等の研削材；アルミニウム粉、銅粉、亜鉛粉等の金属粉、黒鉛、二硫化モリブデン等の潤滑材；等が挙げられ、これらの中から選んだ一種又は適宜組み合わせた二種以上を充填剤として使用することができる。
【００１６】
本発明で使用されるプレミックスの構成材料はエラストマー及び架橋剤であり、さらに繊維を含むことができ、それぞれ摩擦材に使用される一般的な材料を使用することができる。
プレミックスは、シリコンゴム、ブチルゴム、クロロブチルゴム、ＮＢＲゴム等や、オレフィン系、塩化ビニル系、スチレン系、ポリエステル系等のエラストマーをベースとし、スチール繊維、アラミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維等の繊維類と、黒鉛等と、イオウ、架橋剤で構成され、ニーダー、バンバリーミキサー等の撹拌機により製造したものを使用する。アラミド繊維を使用する場合、平均直径１〜５０μｍ，平均長さ０．５〜５ｍｍ程度のものが好適である。架橋剤としては、エラストマーについて反応により架橋構造を与える物質が用いられるが、ゴムの場合、加硫促進剤が用いられ、その加硫促進剤としては、チアゾール系のＭＢＴ、ＭＢＴＳ、ＺｍＭＢＴや、チウラム系のＴＭＴＭ、ＴＭＴＤ、ＴＥＴＤ（いずれも略号）のような化合物を使用することができる。ベースとなるエラストマー、例えばゴムの含有量は全体の１０〜９７ｖｏｌ％、好ましくは、２０〜５０ｖｏｌ％使用する。繊維の含有量は全体の１〜９０ｖｏｌ％、好ましくは、３〜７０ｖｏｌ％である。加硫促進剤の含有量は全体の０．１〜１０ｖｏｌ％、好ましくは、０．５〜５ｖｏｌ％である。本発明で使用されるプレミックスの平均粒度は０．１〜８ｍｍ、好ましくは、０．５〜４ｍｍの範囲である。
【００１７】
本発明の摩擦材は、熱硬化性樹脂結合材、補強繊維、摩擦調整材とを含み、摩擦面側の第一層摩擦材とプレッシャプレート側の第二層摩擦材からなるが、前記第二層摩擦材は、少なくとも、結合材、フィラー、繊維及びプレミックスから構成される。例えば、フェノール樹脂、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、ヒル石、ゾノトライト（水和カルシウム）のような化合物を使用することが好ましい。又、第二層摩擦材にはプレミックス（エラストマー、繊維、黒鉛等の複合材）を２〜６０ｖｏｌ％、好ましくは、１０〜４０ｖｏｌ％使用する。前記第二層摩擦材の厚みは１〜６ｍｍの範囲が好ましい。
【００１８】
更に、本発明の摩擦材においてロースチール系摩擦材の配合成分は、フェノール樹脂、スチール繊維、アラミド繊維、セルロース繊維、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、雲母、金属粉、硫化物、黒鉛、有機ダスト、アルミナ、マグネシア、鉱物、酸化鉄等からなる。
【００１９】
本発明においては、前述の摩擦調整材として、二硫化モリブデン粒子や、カーボン粒子、その他、シリカ、アルミナ、タルク等の無機粉末を併用するのが好ましい。これらの摩擦調整材粒子は、二硫化モリブデンであればその平均粒径が５〜２０μｍ、アルミナ粒子であればその平均粒径が０．１〜１０μｍ、カーボン粒子であればその平均粒径が１０〜５０μｍであることが好ましい。
【００２０】
本発明によるノンアスベスト摩擦部材の製造工程の概略はすでに述べたが、従来法と同様に板金プレスにより所定の形状に形成され、脱脂処理及びプライマー処理が施され、そして、接着剤が塗布されたプレッシャプレートと、耐熱性有機繊維や金属繊維等の補強繊維と、無機・有機充填材、摩擦調整材及び熱硬化性樹脂結合材等の粉末原料とを配合し、攪拌により十分に均質化した原材料をそのまま熱成形型に充填するか、または常温にて所定の圧力で成形（予備成形）して作成した予備成形体とを、熱成形工程において所定の温度及び圧力で熱成形して両部材を一体に固着し、アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を施す。
【実施例】
【００２１】
以下において、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００２２】
配合例１〜９
第１表には本発明の摩擦材の第二層摩擦材に使用した９種類のプレミックスの配合処方を示す。具体的には、クロロブチルゴム、シリコンゴム、ＮＢＲゴム、スチール繊維、アラミド繊維、セルロース繊維、炭酸カルシウム、硫酸バリウム及び加硫促進剤（ＭＢＴＳ）の比率をそれぞれ変更し、ニーダーで加熱攪拌し、約１〜３ｍｍの不定形粒子に造粒した。
【００２３】
【表１】
0005183900.tif 000002
【００２４】
第２表には、本発明の摩擦材の配合処方と摩擦材の試験結果を示す。摩擦材は結合材（フェノール樹脂）、フィラー（炭酸カルシウム、硫酸バリウム等）、潤滑材（黒鉛等）、研削材（金属酸化物等）、有機繊維（アラミド繊維等）、金属繊維（スチール繊維等）及び金属からなるノンアスベスト摩擦材。一方、第二層摩擦材の配合成分は結合材（フェノール樹脂）、フィラー（炭酸カルシウム、硫酸バリウム等）、アラミド繊維及びプレミックスを第２表記載の数値の割合で配合した。なお、プレミックスとしては、参考例１、２及び実施例１〜３では第１表の配合例３のものを使用し、実施例４では配合例９のものを使用した。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
（ブレーキパッドの作成）
第２表記載の処方に従って調製した第二層摩擦材の混合物を成形型の下部に充填した後、その上に第一層摩擦材の混合物を充填して、予備成形した後、熱処理を行い、ブレーキパッドを作成した。熱処理の条件は温度１００〜１７０℃、圧力２０〜８０ＭＰａで１〜１０分間熱成形し、次いで温度２００〜４００℃で２０〜２００分間熱処理を行った。摩擦材の第一層摩擦材の厚みは１０ｍｍであり、第二層摩擦材の厚みは２ｍｍである。
作成した９種のブレーキパッドの摩擦性能及び物性値を、やはり、第２表に示す。摩擦性能及び物性値はＡＫ−Ｓｔａｎｄａｒｄという欧州規格（液圧１６０ｂａｒ相当時の変位量）に従い測定した。第２表の結果から、せん断強度、圧縮変形及び摩擦特性のバランスから第二層摩擦材中のプレミックスの含有量は３０〜４０ｖｏｌ％が適当である。圧縮変形に関しては、キャリパ剛性等の影響もあるが、１２０〜１８０μｍ程度が目安となる。
【００２７】
比較例１：第二層にプレミックスが含まれていない場合、
効きはＯＫであるが、ノイズＮＧ
比較例２：第一層にプレミックス成分を２０％含有した場合、
ノイズＯＫであるが、プレミックスに含まれるゴムの影響で耐フェード性が低下する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、自動車、鉄道、産業用機械などのブレーキパッド、クラッチプレート、ブレーキシュー等として使用される摩擦部材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】摩擦部材（ブレーキパッド）の層構成（断面）を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    摩擦部材
２    プレッシャプレート
３    摩擦材
４    第一層摩擦材
５    第二層摩擦材
【図１】
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